紧靠民房高速公路路堑深孔松动控制爆破技术研究

郑先奇

(中铁十六局集团第三工程有限公司 浙江湖州 313000)

1 引言

随着我国经济的高速发展和综合国力的快速提升，各种大规模的工程建设突飞猛进，施工的环境条件越来越复杂。有的项目周边建(构)筑物密集、人员众多、车流量大，爆破安全管理难度大。高速公路紧靠民房路堑石方采用爆破开挖，必将面临诸多难以解决和应对的问题。在复杂环境区域进行爆破施工，如何将爆破产生的负面效应控制在安全范围内，是深孔松动控制爆破施工的重难点。

2 工程概况

甬台温高速公路复线南塘至黄华段第4合同段紧靠民房路堑，距寺庙约10 m，距民房约4 m，距厂房8 m，距路堑开挖边线3 m有一栋7层的住宅楼。路堑里程K265+320～K265+520，长度200 m，平均高度25 m，平均宽度34 m，开挖石方工程数量约17万m3。路堑基岩为凝灰岩，裸露地表，中风化晶屑凝灰岩组成，中风化岩质坚硬，岩体较完整，自稳性较好。

3 爆破方案

路堑最大开挖高度30 m，有3层边坡需爆破，台阶高度10 m，边坡坡率1∶0.75，各台阶边坡均设2.0 m宽的安全平台。根据路堑的地形，爆破施工时按编号顺序从上至下、分层、分块进行(见图1)，其中主爆区和岩墙弱松动区采用深孔台阶控制爆破，缓冲区采用光面爆破，同一水平工作面的推进方向先中间后两边，爆区作业的推进方向为先两端后中间。缓冲区控制在2～3 m，岩墙弱松动区不小于8.4 m。

图1 紧靠民房路堑边坡断面爆破顺序

4 爆破设计

4.1 深孔台阶控制爆破参数选择

根据爆破区域周围不同的外部环境，应分别选用不同的爆破参数。距民房等建(构)筑物30 m以外区域采取深孔台阶控制爆破。

(1)台阶高度:H＝6.0～10 m；(2)钻孔直径:D＝90 mm；(3)最小抵抗线:W＝(20～40)D；(4)超钻深度:h＝(0.15～0.35)W；(5)钻孔倾角:α＝80°～90°；(6)钻孔深度:L1＝(H/sinα)+h；(7)炮孔间距:a＝(1.1～1.2)W；(8)炮孔排距:b＝(0.6～1.0)W；(9)布孔方式:采用梅花形布置；(10)炸药单耗:一般取q＝0.3～0.4(kg/m3)，依实际试爆效果进行调整；(11)炮孔填塞长度:L2＝4.0～4.5 m(不得小于4.0 m，以防冲孔)。深孔台阶控制爆破参数见表1。

表1 深孔台阶松动控制爆破参数选取

在实际爆破时，应根据岩性变化和距建(构)筑物距离，及时进行调整，严格控制单段最大起爆药量和总药量，将爆破振动速度控制在2.0 cm/s以内。每一次爆破炸药总用量在240～270 kg，炮孔数量为21～22个。

4.2 装药结构

采取连续耦合的装药结构。主炮孔药卷直径为φ70 mm，如图2所示。

图2 主炮孔装药结构

4.3 爆破网路[1-6]

起爆网路采取“同列同段孔外等间隔控制微差”起爆网路。所谓“同列同段”，系同一列炮孔装同一段别的毫秒雷管；所谓“孔外等间隔微差”系每一排炮孔均用同一段的毫秒雷管并联，然后，排与排串联在一起。图3中最外一列炮孔均装第7段毫秒雷管，中间一列装第9段毫秒雷管，最内侧一列装第11段毫秒雷管，每一排均用第11段毫秒雷管并联，然后，串联起来同时起爆。这种形式的起爆网路，每个炮孔爆破振动不叠加，十分有利于减振。

图3 同列同段孔外等间隔微差起爆网路

同列同段孔外等间隔微差起爆网路，所需毫秒雷管的段别少，只需几个段别的毫秒雷管，就可以实现等间隔微差，从岩石微差爆破理论分析，有利于岩石的破碎。这种起爆网络技术，具有铺设爆破网路简便、所需雷管段别少、装炮不易出错、准爆和费用低等特点。为确保网路准爆，宜采取双雷管和双导爆管网路。

5 爆破技术措施

5.1 平整场地、临空面修整

在爆破前，对前排炮孔临空面进行修整，采用液压破碎锤将凹凸的立面修整平整，使临空面抵抗线厚度均匀。通过液压破碎锤修整不规则临空面，对爆破产生的危害控制起到了关键作用。通过非爆破手段将不可控的地形结构进行修整和改造，对修整后的边坡或平面进行打钻布孔、装药起爆，使爆破效果按预期意图得以实现[7]。

5.2 炮孔布置

根据爆破设计的炮孔间距、排距，进行炮孔平面布置，炮孔布置力求准确。对于临空面前排的炮孔，最小抵抗线不能过小，以防止最小抵抗线方向出现飞石。依照从边到里的顺序标定钻孔位置。在位置确定后，通过测尺保证爆破孔施工角度，精确的角度可以使爆破的岩石面平顺。测量工作完成后，测量人员应进行炮孔位置复核，保证其与设计的最小抵抗线吻合[8]。

5.3 钻孔、清孔、验孔

采用潜孔钻机钻打φ＝90 mm炮孔，按照现场布置的孔位施钻，并准确地控制好孔位、方向、倾斜角和孔深。根据钻孔作业面凹凸的高差、实际倾斜情况，估算出每个炮孔深度，使炮孔底处于在同一水平面上，使爆破后的平台平齐。钻孔完成后，用适宜的材料堵塞住孔口，保证孔内无杂物。炮孔钻完后将孔内石粉吹干净。

5.4 炸药填装、起爆网路连接

采用人工装药，严格按照爆破设计的药量和孔内段别毫秒雷管进行装药，往孔中装药时，要定量定位。采用微差爆破技术，实现“单孔单响”，控制最大单段药量。严格控制每次爆破单段最大药量和总药量，尽量减少对周围民房的影响[9]。

把组装好的7、9、11段毫秒雷管及炸药分别运到爆破现场，把炸药分好放在各个炮孔旁。将雷管插入药卷中加工成起爆药包，插入药卷中的雷管应用胶带缠绕捆扎固定，徐徐放入到炮孔底，装完药后回填堵塞至炮孔口。连接好起爆网路并检查无误后，引至安全起爆点。

5.5 堵塞、覆盖、警戒起爆

由岩石爆破破碎机理可知，岩石的破碎主要靠“波”的作用和高压爆炸气体膨胀作用。如果炮孔堵塞不密实，高压爆炸气就会从炮孔中迅速逸出，从而降低了对岩石的破坏作用，达不到一定的破碎度，所以堵塞的长度和质量至关重要。为了防止爆破产生飞石，炮孔虽有很好的堵塞质量还不够，还应有足够的堵塞长度。炮孔堵塞长度不得小于最小抵抗线。加强炮泥堵塞，无药部分全部采用炮泥堵塞，减小炮孔前方的冲击力，进而减小冲击波对结构物的破坏力[10]。堵塞物用黏土和细砂拌和，其粒度≤30 mm，含水量15%～20%，一般以手握紧能使之成型，松手后不散开，且手上不沾水迹为宜[11]。用木棍分层捣固密实，注意保护孔中的导爆管不要受到损伤。

将编织袋中装不含碎石块的细土或砂，纵横交错成“井”字形在炮孔上叠压二层。覆盖橡胶“炮被”，“炮被”以搭接的形式连接在一起，搭接长度大于15 cm，在爆破网路连接完成并检查连接无误后，将爆破区域全面搭接覆盖。橡胶“炮被”上再用压砂包，每平方米加压砂包4个。单块的橡胶“炮被”用铁丝连成整体，可以有效地控制爆破飞石及飞散物。

爆破施工存在一定的危险性和不确定性，起爆前必须做好安全警戒。一般的爆破警戒距离应大于200 m，爆破前，要派安全员拉起警戒线并在路口拦截过往人员，即将起爆时，要发出视觉信号和听觉信号，确认无任何危险后，爆破员收到起爆命令后进行起爆。

5.6 爆破振动监测

爆破振动测试是爆破施工的重要环节，通过监测指导爆破施工，及时调整爆破参数，使爆破效果达到最好。选取最近的建(构)筑物、抗震能力最弱的建(构)筑物或纠纷集中的建(构)筑物布置测振点。按照由近及远布置测振点时，遵循同一直线上布点原则。爆破距离10 m、20 m、40 m、80 m布置测振点。监测结果表明，最近的测振点振动速度控制在2 cm/s以内，爆破振动控制较好，周边建筑物没有受到影响。

6 结束语

甬台温高速公路复线南塘至黄华第4合同段紧靠民房路堑、岩墙深孔弱松动控制爆破，采用低威力、低爆速的炸药，装药顶部至边坡面的距离应大于或等于1.5倍底盘抵抗线的距离。缓冲区边坡采用光面爆破，将炸药卷按一定间距，均匀地绑在竹片上，药卷紧靠导爆索，竹片靠向保留边坡侧，确保了边坡稳定、光滑和平整，减少了边坡修整量。

深孔松动控制爆破设计，根据爆破点周围不同的外部环境，采取了不同的爆破参数，并采用了一系列综合的技术措施，使爆破产生的危害得到了有效控制，达到了轻微震感、无飞石的良好效果。